FACULDADE ASSIS GURGARCZ

PÓS-GRADUAÇÃO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL E CONTROLE DE PROCESSOS

TRABALHO DE SISTEMAS EMBARCADOS

PROJETO DE SISTEMA EMBARCADO

Alunos: Maikon Lucian Lenz

Fabricio Ströher da Silva

TÍTULO: SISTEMA DE IRRIGAÇÃO AUTOMÁTICA PARA CAMPO DE PESQUISA

Objetivo:

Este projeto pretende desenvolver um sistema de irrigação automática para um campo

de pesquisa divido em 5 linhas de irrigação.

Pretende monitorar a evaporação ao longo do tempo para apresentar dados

remotamente ao usuário e também decidir o melhor momento e a quantidade a ser irrigada

segundo o perfil programado para a pesquisa.

Vale ressaltar que cada linha pode constituir de um perfil diferente de irrigação, inclusive

com calendários de irrigação diferentes entre elas.

Todos esses dados serão entrados pelo usuário remotamente, ou através de um display

touchscreen presente em campo.

O monitoramento da evaporação se dará através de um evaporímetro com auxílio de

uma boia e um mecanismo acoplado a um potenciômetro capaz de definir a quantidade de água

existente ainda no reservatório medindo assim a taxa de evaporação para estimar a umidade

existente ainda no solo do local.

Lista de Componentes:

Placa de controle:

1x PIC24HJ256GP210A

1x Módulo GSM

1x Chip SIM

1x Transformador Redutor (220VAC -> 30VAC)

1x Ponte retificadora completa

1x Regulador de tensão LM7805

1x Potenciômetro de 1 kOhm

8x Relé de 5VDC 220VAC

8x Resistores de 1kOhm

8x Diodos 1N4001

8x Bornes BR0

1x bateria de curta duração (somente emergência)

Capacitores e Resistores SMD diversos

Demais componentes:

1x Display Touchscreen DWIN DGUS de 4.3”

1x Reservatório de água aberto no topo

1x boia

1x sistema de alavanca acoplado a boia

1x Bomba d’Água 220VAC

7x Válvulas Solenoides para água de ½” de 220VAC

Mangueiras

Canos de PVC

Fios

Descrição:

Cinco válvulas controlam individualmente o fornecimento de água para cada uma das

linhas, outra válvula controla a entrada de água para a bomba e uma última é utilizada para

realimentar o evaporímetro após a irrigação e reiniciar todo o processo de leitura e espera pelo

próximo ciclo de irrigação.

Toda a interface deve ser desenvolvida embarcada ao display touchscreen que agirá

como mestre de todas as operações. As leituras do sensor e comando dos relés que acionarão

bomba e válvulas conforme especificado serão todas gerenciadas pelo display que encaminhará

via serial para a placa de controle fazer os devidos acionamentos ou retornando mensagem de

leitura do sensor conforme solicitado.

Além desta função fica a cargo da placa de controle e seu microcontrolador PIC24 a

comunicação SPI com o módulo de GSM. Entretanto toda a comunicação é gestada pelo display

a fim de reduzir erros/conflitos. Desta forma o display gesta um ciclo para verificar a existência

de mensagens em um buffer disponível no microcontrolador, ou solicitar também o envio de

mensagem.

Através da comunicação GSM o display irá comandar de tempos em tempos o envio de

informações a respeito da leitura da taxa de evaporação para o usuário em um número pré-

configurado de celular.

Também através de mensagens o usuário poderá enviar comandos específicos para

acionar/fechar qualquer das 5 válvulas e também a bomba d’água. Ou fazer alterações de

calendário/perfil de atuação automática.

Os perfis de atuação automática são recebidos via GSM ou alterados diretamente na

interface do display touchscreen e mantém informações como:

1. Porcentual de irrigação perante o ciclo total para cada linha

2. Limite de evaporação para cada linha

3. Calendário de irrigação em dias específicos para cada linha, irrigando somente o necessário

determinado pelo evaporímetro (melhor simulação do ambiente real)

O sistema alimenta uma bateria que posteriormente alimenta o restante do controle para

servir de mecanismo de alerta de emergência.

Havendo queda de energia, está será detectada através de leitura analógica e a bateria se

encarregará de manter o sistema atuando por alguns segundos para envio de mensagem de

falha de energia, fechamento das válvulas caso abertas bem como desligamento da bomba

d’água. Tal dado deve ser gravado na memória interna do microcontrolador para em caso de

retorno este envie uma mensagem imediata de retorno das funções e status de operação (taxa

de evaporação e válvulas/motores).

Também devem ser monitoradas mudanças bruscas na taxa de evaporação indicando

alguma fraude/violação, bem como falha de leitura para envio automático de informação de

leitura suspeita ao usuário.

Observação.: Deve-se manter um vetor da leitura do evaporímetro com 5 pontos, já que

cada canal pode ser irrigado em momentos e perfis diferentes e o evaporímetro será

realimentado até sua capacidade máximo após cada irrigação.

Custo Estimado: R$ 900,00

Segue abaixo o fluxograma detalhado do processo.

Figura 1 – Fluxograma do sistema.